罗志荣
,
高英俊
,
邓芊芊
,
黄礼琳
,
黄创高
中国有色金属学报
基于定向退火条件下的移动热区模型,采用相场法研究定向退火条件下热区宽度对多晶材料中柱状晶形成及连续扩展的影响.模拟结果表明:增加热区宽度有利于形成柱状晶结构,且所得柱状晶的长宽比随着热区宽度的增加而增大;当热区移动速率一定时,柱状晶连续扩展所需临界热区宽度小于形成柱状晶所需临界热区宽度;当热区宽度大于初始晶粒直径的1.5倍时,热区宽度对柱状晶连续扩展的热区移动临界速率的影响很小.
关键词:
定向退火
,
晶界迁移率
,
柱状晶
,
相场法
高英俊
,
张海林
,
金星
,
黄创高
,
罗志荣
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.10.007
采用相场方法模拟第三相颗粒钉扎的两相耦合的晶粒长大过程,系统地研究了第三相颗粒体积分数和尺寸大小对两相晶粒长大过程的影响.模拟结果表明,第三相颗粒体积分数越大,对晶界的钉扎作用越强,且极限晶粒尺寸越小.单个第三相颗粒尺寸越大,对晶界钉扎作用越强.但当体积分数一定时第三相颗粒尺寸越小时,颗粒数目会越多,此时总的钉扎效果会越好,晶粒极限尺寸也越小.若晶粒长大系统同时引入两种不同大小的第三相钉扎颗粒,且两种颗粒所占比例相同时,钉扎效果最好.相场方法模拟所得到的二相多晶材料晶粒组织演化规律和晶粒生长指数、晶粒形态、生长动力学和拓扑结构特征与已有实验和理论结果相符合.
关键词:
相场模拟
,
晶粒长大
,
硬质颗粒
,
Zener钉扎
高英俊
,
罗志荣
,
胡项英
,
黄创高
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00272
为了获得合金静态再结晶前的变形晶粒组织,应用网格畸变模型与相场模型结合,生成变形合金再结晶前的初始晶粒组织;针对合金不同变形区域的特征和体系储存能分布不均匀的特点,分别引入反映不同变形区域的储存能分布的权重因子和变形区域的特征状态因子,构造多状态的非均匀自由能密度函数.在此基础上,应用相场动力学方程模拟了AZ31镁合金的静态再结晶过程的微结构演化,系统地分析了再结晶转变动力学曲线和Avrami曲线,以及储存能释放规律和再结晶晶粒尺度分布.模拟得到的动力学规律符合JMAK理论,所得的Avrami曲线可近似看成一条直线,对应于真应变ε=0.25,0.50,0.75和1.00,该直线的平均斜率分别为2.45,2.35,2.19和2.15.Avrami时间指数随变形量的增加而降低.变形程度大的合金,储存能释放的速度快,完成静态再结晶所需的时间短.基于本文提出的模型,结合相场方法计算模拟所得的结果与已有的理论结果和实验结果符合良好.
关键词:
相场模型
,
静态再结晶
,
塑性变形
,
微观组织
,
AZ31镁合金
高英俊
,
罗志荣
,
张少义
,
黄创高
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00216
针对Al-Ag合金溶质的Spinodal亚稳互溶隙曲线的特点,考虑溶质场与析出相的相互作用,通过构造时效温度和溶质浓度相关联的局域相互作用自由能密度函数,建立了低Ag溶质的Al-Ag合金析出过程的相场模型.模拟了Ag溶质浓度分别为4.2%和22%的体系中溶质场的Spinodal分解和析出Guinier-Preston区(GPZ),以及在析出相附近形成一种无沉淀区(PFZ)的演化过程.模拟结果表明,在析出相周围形成了椭圆形的PFZ,其宽度大约是棒宽度的2倍,而在远离PFZ的区域出现了由于Spinodal分解而形成的Ag溶质分布图案.经过足够长的时效时间,溶质场析出GPZ.当Ag溶质浓度较高时,浓度场会在PFZ周围形成多条液滴状的平行流线环绕着的析出相.模拟结果与实验观察结果很好地吻合.
关键词:
Al-Ag合金
,
Spinodal分解
,
相场模拟
,
析出相
高英俊
,
罗志荣
,
黄礼琳
,
胡项英
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00265
将多态相场(MSPF)模型与晶格畸变模型结合,根据合金的储存能分布,应用于亚晶组织的演化研究.通过构造变形晶粒的初始亚晶组织,计算模拟再结晶过程中亚晶通过合并与吞噬机制进行长大的微观演化过程,系统研究了变形量对亚晶尺寸分布和亚晶长大速率的影响.结果表明,在储存能较高的区域(如晶界附近处),亚晶较细小,分布较密集；再结晶过程中,亚晶密度高的区域最先出现亚晶合并和吞噬现象,并通过该机制使再结晶晶粒形核和长大；而在变形晶粒内部,亚晶分布较均匀且数量密度低,尺寸较大,亚晶合并长大的速率较慢.再结晶晶粒尺寸权重概率分布表明,变形量大的合金,晶粒尺寸较快地变大,完成再结晶的时间较短,而变形量较小的合金,晶粒尺寸变化较慢,再结晶完成的时间较长.亚晶组织演化的模拟结果与实验结果相符.
关键词:
相场模型
,
亚晶
,
塑性变形
,
镁合金
高英俊
,
卢成健
,
黄礼琳
,
罗志荣
,
黄创高
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00308
采用晶体相场模型模拟了小角度对称倾转晶界结构及其在外加应力作用下的晶界演化消失过程,从位错的运动形式和体系自由能的变化,分析晶界的消失过程和位错的反应机理,并计算了位错分解的激活能.研究表明,具有二维三角晶格原子点阵结构形成的小角度对称倾转晶界是由配对的双位错按直线规则排列构成,可以看成由2套位错Burgers矢量组成.晶界的消失演化过程主要分为6个特征阶段,包括如下几方面的特征过程:首先晶界位错攀移,然后发生位错分解,晶界发射位错,位错由攀移运动转化为作滑移运动;接着滑移位错穿过晶粒内部,直到对面晶界上湮没,即被晶界吸收与合并;剩余的晶界位错继续作攀移运动,然后又出现位错分解,晶界再次发射位错,使得位错转为作滑移运动,与其它作滑移运动的位错在晶内相遇湮没消失.最后,所有晶界和位错全部消失,双晶结构变成为完整的单晶结构.应用三角晶系的点阵位错的2套基本Burgers矢量的组合,可以有效地表示位错的发射、分解、合并、吸收、湮没的反应过程,并能够揭示出这些反应过程的新Burgers矢量的产生和原有的Burgers矢量的消失,以及Burgers矢量方向发生变化的机理.
关键词:
晶界
,
位错反应
,
应变
,
晶体相场模型
高英俊
,
周文权
,
邓芊芊
,
罗志荣
,
林葵
,
黄创高
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00816
采用晶体相场模型,分别模拟了小角对称倾侧双晶体系在高温接近熔点温度和达到固-液共存温度时,在外加应变作用下的小角度晶界以及位错的湮没过程.研究表明,没有加外应变时,当体系接近熔点温度情况下,晶界处的晶格位错周围出现预熔化现象,此时预熔化区域内的位错结构并没有发生改变;当温度达到高温固-液共存温度时,预熔化区域明显增大.经高温预熔化后,再施加外应变作用,这时,己存在预熔化的晶界位错发生滑移运动,然后出现位错相遇湮没,晶界消失,同时,伴随的预熔化区域也消失.在预熔化温度情况下的晶界位错的湮没规律基本相同.预熔化温度越接近熔点温度,位错缺陷周围预熔化区域出现晶格原子软化现象越明显,降低了位错周围原子之间的结合强度.这时,在施加外应变作用下,晶格原子对位错滑移运动的阻力降低,位错运动得更快.对于达到高温固-液共存温度情况,此时施加外加应变后,原预熔化区域会出现应变诱发更大面积的预熔化区域.观察到外加应变诱发预熔化区域变化过程中,出现了位错成对地增殖,并发生位错对的旋转和湮没等相互作用;同时,外加应变诱发的预熔化区域的形状随预熔化区内的位错的相互作用而发生变化,出现了预熔化区域相向扩展、连通,然后又分解、分离;尽管这时的预熔化区域形状随外应变作用在不断变化,但此时的预熔化区并不会出现合并消失现象,与较低的预熔化温度的位错运动情况完全不同.
关键词:
晶体相场模型
,
应变
,
晶界预熔化
,
位错
,
高温
罗志荣
,
卢成健
,
高英俊
,
易施光
兵器材料科学与工程
采用晶体相场方法模拟U形半环双晶的演化过程,讨论晶界曲率对体系自由能及晶界迁移的影响.结果表明:在双晶演化过程中体系自由能不断降低直至演变成单晶,且晶界曲率越大自由能降低越快;半环晶粒在收缩过程中晶界迁移具有稳态性质,且迁移速度正比于晶界曲率.
关键词:
晶界迁移
,
位错
,
晶界曲率
,
晶体相场方法
